JP3219057B2 - 可変光減衰器 - Google Patents
可変光減衰器Info
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Description
よって減衰量を制御することができる可変光減衰器に関
するものである。
を必要としている。例えば、中田他著「磁気光学型可変
光アッテネータ」(1997年電子情報通信学会エレク
トロニクスソサイエティ大会C−3−48)には、従来
の可変光減衰器の構成が記載されている。
した図である。光ファイバ501、502、レンズ50
3、504、ファラデー回転子505、偏光分離素子5
06、507、電磁石508によって構成されている。
この種の可変光減衰器は、通常の状態では、光ファイバ
501から出射された光は、レンズ503、504間で
はコリメートビームとなり、偏光分離素子506、ファ
ラデー回転子505、偏光分離素子507を通過する
が、そのほとんどが再び光ファイバ502に結合される
ように配置されている。そして、減衰量を変化させる場
合には、電磁石508の磁界を適宜に変化させることに
よってビームの位置をずらせて光502に結合する光の
量を変化させる。
来の可変光減衰器は、部品点数も必然的に多くなり構成
も複雑である上、大型であり高価であるという問題点が
ある。また、電磁石による磁界を変化させているため、
消費電力が大きいという問題もある。加えて、ファラデ
ー回転子の回転角度に波長依存性があることから、減衰
量の波長依存性が大きいという問題点もある。
し、消費電力が少なくて外部からの減衰量の制御が容易
でかつ正確で、しかも偏光依存性の小さい可変光減衰器
を提供することにある。
は、上記問題点を解決するために、終端部において第1
の湾曲部を有する第1の光導波路と、終端部において第
1の光導波路の近傍にあって第1の湾曲部と反対側に湾
曲する第2の湾曲部を有する第2の光導波路と、第1の
光導波路から終端部において出射された光を反射して第
2の光導波路に結合させる反射部を有する光反射部とを
備えており、光反射部が反射部を第1の光導波路に対し
て垂直な軸回りに回転させる反射部回転部を備えている
ことを特徴としている。
として、第1の光導波路と、第2の光導波路と、第1及
び第2の光導波路にそれぞれ接続され、モード結合が生
じるように互いに近接して配置された2本の光導波路か
らなる方向性結合器であって、完全結合長のほぼ半分の
長さの結合部を有し、当該半分の長さの位置で終端部が
形成された方向性結合器と、方向性結合器の第1の光導
波路に接続される光導波路から終端部において出射され
た光を反射して第2の光導波路に接続された光導波路に
結合させる反射部を有する光反射部とを備えており、光
反射部が、反射部を第1の光導波路に対して垂直な軸回
りに回転させる反射部回転部を備えていることを特徴と
している。
るヒンジ部と、ヒンジ部の根本に形成された電極を有
し、電極に印加された電圧によりヒンジ部を回転させる
ヒンジ型マイクロマシンであることを特徴としている。
て、さらに、外部との接続を容易にすべく、第1及び第
2の光導波路の終端部とは反対側の端部においてそれぞ
れ接続された第1及び第2の光ファイバを備えているこ
とを特徴としている。また、本発明の可変光減衰器は、
終端部と反射部の間には第1の光導波路とほぼ同じ屈折
率を有する溶液性の樹脂が配置されていることを特徴と
している。
の終端部から出射された光を終端部近傍に配置した反射
部により反射させて第2の光導波路に結合させる構成を
基本としている。そして、反射部を光導波路に対して垂
直な軸方向に回転させて反射角を変化させることによ
り、第2の光導波路への結合を変化させて減衰量を制御
するようにしている。特に、本発明の可変光減衰器で
は、上記反射部の回転をシリコンマイクロマシン等を利
用することにより、小型化し、しかも精度の良い制御が
できるようにした点に特徴がある。
いて、図面を参照して詳細に説明する。
施例の構成を示す上面図である。可変光減衰器100
は、Y分岐導波路101、ヒンジ型マイクロマシン10
2、光ファイバ103、104から構成されている。
同一のモードフィールド径を有した2本の導波路がY分
岐結合部105で結合する構成となっている。すなわ
ち、Y分岐導波路は、第1の光導波路(図面中上部)と
第2の光導波路(同下部)からなる。第1の光導波路は
基板右端の終端部にいくに従って下方向に湾曲する湾曲
部を有している。一方、第2の光導波路は終端部にいく
に従って、上方向に湾曲する湾曲部を有している。両光
導波路は、終端部近傍でほぼ接触するほどに近接するよ
うに形成されている。
された信号光106は、Y分岐型導波路101を透過
後、Y分岐結合部105においてヒンジ型マイクロマシ
ン102で反射され、再びY分岐導波路101を経て光
ファイバ104に導かれる。ヒンジ型マイクロマシン1
02により、反射してY分岐導波路101に結合する信
号光106の結合効率を制御することで、可変光減衰器
を実現することができる。
射された光は、全反射膜が表面に形成された反射部10
6で反射され、第2の光導波路に結合される。いま、減
衰量を抑えたいときは、反射部106が終端部にほぼ平
行になるように配置されるようにすればよい。
6が光導波路に対して垂直な軸回りに回転をさせるよう
にする。反射部が回転をすれば、回転角に応じて反射角
も変化し、第1の光導波路から出射された光の第2の光
導波路への結合の量を変化させることができる。なお、
図1においては、紙面に対して垂直な軸回りに回転をさ
せているが、紙面の上下方向にある軸回りに反射部10
6を回転させてもよい。
例について説明する。第2の実施例も光減衰の基本的な
原理は第1の実施例と同様であるが、図2に示されるよ
うに、Y分岐型導波路の代わりに、方向性結合器が用い
られている点で相違する。第2の実施例で用いられてい
る方向性結合部205は、完全結合長の半分の長さを有
している。このような構成では、光ファイバ203から
第1の光導波路に入射された光は、方向性結合部205
でモード結合により上部の光導波路から下部の光導波路
に徐々に移行し、終端部でほぼ半分が移行する。反射部
206で反射され、再び方向性結合205においてモー
ド結合によりさらに下部の光導波路に移行し、方向性結
合部205を出たところでほぼ全部の光が移行する。こ
のような構成によっても、終端部に反射部206を配置
し、回転角を制御することにより減衰量を制御すること
ができる。
ける反射部の回転には、微小角度の精密な調整が要求さ
れるが、本発明の可変光減衰器では、この反射部106
の回転制御には、ヒンジ型マイクロマシンが用いられて
いる。
2、202の構成について説明する。
施例等に用いられているマイクロマシンの構成を示す斜
視図である。
01、マイクロヒンジ302、電極303、304、全
反射膜305で構成される。このようなヒンジ型マイク
ロマシンは、例えばE.Obermeier他著「DE
SIGN AND FABRICATION OF A
N ELECTROSTATICALLY DRIVE
N MICRO−SHUTTER」(The 7 th
International conference
on solid−state sensors a
nd actuators pp132−135)に詳
細に記載されている。
00は、電極303、304に電圧を印加することによ
り本体301、マイクロヒンジ302の間にクーロン力
が発生し、マイクロヒンジ302が図3の矢印方向に回
転させることができる。
て、図1に戻って第1の実施例を例に説明する。
50nmを有している。ヒンジ型マイクロマシン102
は、マイクロヒンジ部に波長1550±30nmにおい
て反射率99%となる全反射膜が形成されている。光フ
ァイバ103から出射された信号光106は、Y分岐型
導波路101を透過後、Y分岐結合部105においてヒ
ンジ型マイクロマシン102に形成された全反射膜で反
射され、再びY分岐導波路101を経て光ファイバ10
4に導かれる。
00は、電極303、304に電圧を印加することによ
り本体301、マイクロヒンジ302の間にクーロン力
が発生し、マイクロヒンジ302が図3の矢印方向に回
転する。従って、図1においてマイクロマシン102に
印加する電圧により、ヒンジ型マイクロマシン102で
反射してY分岐導波路101に結合する信号光106の
結合効率を変えることができる。マイクロマシン102
に印加する電圧を0Vから15Vに変化させることで、
可変光減衰器の挿入損失を3dBから20dBに変化さ
せることができる。また、挿入損失3dB、20dB時
に、1530nmから1570nmにおける挿入損失の
波長依存性は0.1dB以下となることが確認されてい
る。なお、本実施例では、図示省略されているが、終端
部の端面にはフレネル反射による反射戻り光の発生と反
射損失を少なくするために、反射無反射コーティングが
施されている。
を参照して詳細に説明する。
は、いずれも終端部から出射した光は、反射部106、
206に達するまでに空気層を通過することになる。上
述したように終端部に無反射コーティングを施すことに
より終端部での反射戻り光の発生と反射損失を低減させ
ることができるが、完全にこれを防止することは困難で
ある。
省略)と反射部406と間に光導波路とほぼ同じ屈折率
を有する樹脂を配置している点に特徴がある。これによ
り、終端部から光が出射する際にもフレネル反射を抑え
ることができるようになる。図4に示される第4の実施
例の構成では、ヒンジ型マイクロマシン402の全体を
ケース406に収容し、ケース内に樹脂407を充填し
た構成になっているが、終端部と反射部406との間の
みに樹脂が配置されるようにしてもよい。なお、本実施
例に用いることができる樹脂としては、例えばパーフル
オロカーボン、パーフルオロトリアルキルアミン等が適
している。
衰器は、第1の光導波路の終端部から出射された光を終
端部近傍に配置した反射部により反射させて第2の光導
波路に結合させる構成を基本としている。そして、反射
部を光導波路に対して垂直な軸方向に回転させて反射角
を変化させることにより、第2の光導波路への結合を変
化させて減衰量を制御するようにしている。特に、本発
明の可変光減衰器では、上記反射部の回転をシリコンマ
イクロマシン等を利用することにより、小型化し、しか
も精度の良い制御ができるという効果を奏する。
とにより、構成部品は少なくてすみ小型化にも適してい
る。さらに、消費電力も少なく、従来のファラデー回転
子を用いた構成にくらべて、全反射膜の波長依存性は一
般に小さいことから減衰量の波長依存性も小さいという
効果もある。
示す上面図である。
示す上面図である。
られているマイクロマシンの構成を示す斜視図である。
示す上面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 終端部において第1の湾曲部を有する第
1の光導波路と、 前記終端部において前記第1の光導波路の近傍にあっ
て、前記第1の湾曲部と反対側に湾曲する第2の湾曲部
を有する第2の光導波路と、 前記第1の光導波路から前記終端部において出射された
光を反射して前記第2の光導波路に結合させる反射部を
有する光反射手段とを備え、 前記光反射手段は、前記反射部を前記第1の光導波路に
対して垂直な軸回りに回転させる反射部回転手段を備え
ていることを特徴とする可変光減衰器。 - 【請求項2】 第1の光導波路と、 第2の光導波路と、 前記第1の光導波路と前記第2の光導波路にそれぞれ接
続され、モード結合が生じるように互いに近接して配置
された2本の光導波路からなる方向性結合器であって、
完全結合長のほぼ半分の長さの結合部を有し、当該半分
の長さの位置で終端部が形成された方向性結合器と、 前記方向性結合器の前記第1の光導波路に接続される光
導波路から前記終端部において出射された光を反射して
前記第2の光導波路に接続された光導波路に結合させる
反射部を有する光反射手段とを備え、 前記光反射手段は、前記反射部を前記第1の光導波路に
対して垂直な軸回りに回転させる反射部回転手段を備え
ていることを特徴とする可変光減衰器。 - 【請求項3】 前記反射部回転手段は、 前記反射部を支持するヒンジ部と、 前記ヒンジ部の根本に形成された電極を有し、 前記電極に印加された電圧により前記ヒンジ部を回転さ
せることを特徴とするヒンジ型マイクロマシンであるこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2記載の可変光減衰
器。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれかの
請求項に記載の前記可変光減衰器は、さらに、 前記第1の光導波路の前記終端部とは反対側の端部にお
いて接続された第1の光ファイバと、 前記第2の光導波路の前記終端部とは反対側の端部にお
いて接続された第2の光ファイバとを備えていることを
特徴とする可変光減衰器。 - 【請求項5】 前記終端部と前記反射部の間には前記第
1の光導波路とほぼ同じ屈折率を有する溶液性の樹脂が
配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4
までのいずれかの請求項に記載の可変光減衰器。
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